基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路

传统的串并联开关电容型均衡电路在工作过程中会产生影响电路可靠性的冲击电流,为了改善该问题对电路性能的影响,同时提升电路的均衡速度,提出一种基于LC谐振单元的多回路开关电容型均衡电路。电路的LC谐振单元由均衡电容串联电感元件组成,所有开关器件均工作在零电流开关模式下,这将有效降低开关损耗,并有效抑制电路中的冲击电流,从而延长开关器件的使用寿命,提高电路的可靠性。所提出的均衡电路采用两个LC谐振单元作为储能元件组的组间均衡支路,可以同时实现储能元件单体与单体之间以及储能元件组与组之间的均衡,在保证均衡精度的同时,有效地提升电路均衡的速度。详细地分析了电路的特点与工作原理,通过搭建仿真平台,将所提出电路与现有的同类型均衡电路对比,验证了所提出均衡电路对均衡速度的提升作用。搭建了五个串联超级电容的实验平台,实验结果表明,所提出的电路可以提升55.85%的均衡速度,并且对冲击电流有显著的抑制作用。

新型电压自均衡开关电容多电平逆变器

为了使用更少的器件实现更多的输出电平,同时解决传统多电平逆变器开关器件在高电压下工作时,其电压应力较大,容易损坏的问题,提出一种新型单电源开关电容多电平逆变器拓扑。该开关电容逆变器拓扑通过研究开关电容技术与级联H桥逆变器的结合,采用脉宽调制的方式经过逻辑组合进行调制,实现了高效的电压增益和电平输出。在保证电容电压自均衡的前提下,仅使用单个直流电源输入,产生三倍电压增益的七电平输出。然后,为了进一步拓展该逆变器的应用范围,介绍所提逆变器的扩展结构,并简要分析其工作模式。同时与其他类似拓扑进行对比,证明该拓扑优势。最后为了验证理论分析的正确性,设计了仿真和实验样机,对逆变器的性能进行了详细测试。

动车组充电机直流支撑电容寿命评估方法研究

充电机是动车组直流供电系统的核心环节,而直流支撑电容是充电机中的关键元件,如何准确评估直流支撑电容的寿命状态对充电机的故障预测及修程修制的合理安排具有十分重要的意义。针对此问题,对动车组充电机直流支撑电容失效机理进行分析,研究不同失效模式对电容退化程度的影响及对应的失效判据;在此基础上,提出一种基于阿伦尼斯模型的电容双应力加速寿命模型;为验证所提模型的正确性,开展基于不同纹波电流和温度的加速寿命实验,通过加速寿命实验确定电容实际失效时间,其与电容双应力寿命模型计算所得的电容理论失效时间相比,误差小于8.7%,验证了所提电容双应力加速寿命模型的正确性。在此基础上,进一步提出动车组充电机直流支撑电容寿命评估方法,实现动车组充电机直流支撑电容在实际运营工况下寿命的准确评估。

一起500kV串补电容器组不平衡电流高定值旁路故障分析

近期网内某500kV串补站发生了数次串补电容器组不平衡电流高定值动作导致旁路故障的情况,本文通过研究该串补站电容器组不平衡电流动作机理及保护方式,结合故障录波分析,判断故障原因及故障类型,并通过故障模拟仿真进行了验证,然后针对该故障类型特点选择极间直流电压试验成功排查出故障电容器单元,并经解体检查证实。现场实际表明,该方法可有效排查出文中提到的瞬时性恢复故障,为日后运维人员处理该类型故障提供借鉴。

含电容单元的级联H桥七电平调制策略

针对传统三单元级联H桥直流电源电压利用率较低的问题,采用电容替代其中利用率较低的直流电源,构成含电容单元的级联H桥逆变器。围绕该型逆变器的调制策略及电容选择等问题,在载波层叠式脉宽调制策略的基础上,利用冗余开关状态改进现有调制策略。通过采集电容电压和输出电流,切换调制模式实现电容充放电控制。分析电容电荷量在不同调制度下的变化,得到电容电压稳定到参考值所需要满足的条件。考虑到电容纹波电压不超过参考值10%的要求,并结合最大连续放电区间,计算出最小参考电容,使逆变器达到最优配置。通过仿真和实验证明了新型调制策略可对电容充电并具有良好的稳压效果。

水力机组与超级电容协同快速调频策略研究

随着新能源大规模并入电网,系统调节性能和稳定性问题日益突出。该文提出采用同步水力机组结合超级电容储能的协同控制方法,改善了水电机组在调节电网频率以及功率平衡快速性方面的不足。通过研究超级电容的储能原理、工作模式,建立超级电容储能装置和控制模型及水力机组调节系统模型;提出超级电容-水力机组协调控制策略,通过附加超级电容的虚拟惯性控制与虚拟下垂控制来改善机组的调频特性;以Matlab/Simulink平台为基础进行仿真实验,根据水力机组实际容量与容量配置原则来配置超级电容,对比有无超级电容辅助调频时,机组在单机、并网2种工况下受到负荷扰动时的频率响应特性,说明超级电容确实可以辅助同步水力机组调频,验证了所提控制策略的有效性。

抽油机超级电容储能系统

针对抽油机系统平衡块难以维持完全平衡、倒发电现象造成电网污染、制动引起发热及能源浪费等问题,提出基于超级电容的抽油机储能系统整体方案,设计了超级电容模组、快速充放电单元、倒发电状态识别系统、保护系统等具体功能模块,在胜利油田3口试验井完成抽油机储能系统的现场试验分析。结果表明,超级电容为抽油机储能系统的优选储存介质,循环17万次后容量为251 F,容量保持率86.55%,满足抽油机储能系统使用需求;充电时采用ZVS移相软开关技术,功率器件处于0电压开通状态损耗最小;增加抽油机储能系统后,抽油机耗电量明显下降,3#抽油机的节电比例达到27.0%,每天节电量为27.11 kW·h,每年可节约电费6829元。研究成果在充分利用抽油机倒发电能量、避免能量浪费等方面具有重要工程应用价值和显著经济效益,为后续推广应用抽油机节能工艺提供技术经验。

一起500kV电容式电压互感器故障分析

针对一起500kV电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)故障进行分析诊断。首先,通过红外测温识别确认中节电容存在温差异常点;其次,对CVT进行介损和电容量测量试验,发现中节电容量与初厂值偏差9.32%,介质损耗为0.97%,超过规定值;最后,经过解体,确认内部第四、五组电容击穿损毁严重。得出结论:由于电容单元上部盖板密封胶圈破损,中节电容单元内部进水受潮,水汽在底部积聚,使得绝缘劣化放电,部分电容元件击穿。最后提出了预防CVT发生故障的措施。

弱输出电压传感器误差校验系统研制

目前一二次深度融合传感器在配网自动化领域不断深化推广应用。为实现弱输出交流传感器量值溯源并建立相应误差校验系统,文章以基于有源V/I转换原理的电容分压器作为标准器,并设计了精密电压匹配单元以解决标准器和弱输出传感器输出电压不匹配问题。通过设计多级屏蔽结构、二次串联升压线圈以及动态跟随反馈电路,实现精密电压匹配单元反相和比例分压功能。最终配合双通道高精度误差测量系统实现不同原理的弱输出电压传感器误差校验。

风管机100 Hz异常噪声机理研究

为了解决某型交流风管机100 Hz异常噪声问题,开展噪声试验、振动试验和模态试验分析,从激励源和传递路径两个方面,研究了噪声产生的原因。研究结果表明,风管机搭配的单相电容运转异步电机带载时振动烈度过大,引起壳体振动并辐射出异常噪声;风机的电机电容对电机振动和风管机音质有明显影响,随着电机电容的增加,100 Hz峰值噪声先减小后增大;电容不变时,风机转速越高,噪声总值和100 Hz峰值噪声也越大,并且转速增加引起的风机气动噪声增加量要大于100 Hz峰值噪声增加量;风机系统隔振设计良好,对异常噪声的贡献可以忽略。

可动屏蔽型计算电容复现电容单位的方法研究

中国计量科学研究院建立了标准不确定度为2＆#215;10-8的可动屏蔽型计算电容装置。该装置复现电容单位量值只与屏蔽电极所移动的轴向长度有关。采用激光干涉仪测量这个长度时，一般无法提供干涉条纹数。经典方法采用替换方法，逐步从已知的小整数扩大到大整数。过程复杂，所需条件多。提出了一种新的复现电容单位的方法。对应复现电容量值的干涉条纹整数由一个准确度等级相对较低的仪器直接确定。其干涉条纹小数则通过电容电桥的两次平衡确定。所需结构及过程简单，操作方便。给出了该方法的详细内容及其优点，报告了检查装置线性的实验及其结果。

基于耦合电感与开关电容单元的高增益DC/DC变换器

提出一种基于耦合电感与开关电容单元的高增益DC/DC变换器。将开关电容单元集成到电路拓扑中,并拓展至n个,提高该变换器调节增益的自由度,使其不仅能通过改变耦合电感匝比来调节电压增益,还能通过增减开关电容单元来改变电压增益。耦合电感中漏感的电流不能突变,使得二极管的反向恢复问题得以解决。漏感能量通过无源箝位电路得到了很好的吸收,进而降低了开关管的电压应力,提高了变换器的效率和可靠性。分析了所提电路拓扑的工作原理,并对比分析了变换器的性能特点。最后,制作了一台输入电压为20~40 V,输出电压为380 V,额定功率为300 W的样机进行实验验证。主要工作波形与理论分析基本一致,且实测最高效率为95.4%,从而验证了理论分析的正确性与所提变换器的可行性。

±800kV特高压直流工程电力电容器噪声现状与降噪措施

本文通过建立基于传声器的噪声测量系统,对我国目前在建或即将投运的±800 kV特高压直流工程的交流滤波器电容器单元的噪声进行了测量,研究谐波电流与电容器单元噪声之间的关系,提出并采用针对电容器单元的降噪措施,验证降噪措施的效果。研究结果表明,由于11次、13次谐波电流过大,BP11/13滤波电容器单元的噪声水平达65dB以上。采取加装吸音罩等外部降噪措施后,总体噪声水平可降低5dB以上。

考虑串补电容的超高压输电线路暂态保护判据研究

超高压输电线路发生故障时,线路上的串补电容及其保护回路都将在故障时产生附加的暂态分量,利用同一时间段内不同频率分量的衰减程度不同区分区内、区外故障或利用高频暂态量电流信号奇异点(突变点)的奇异性区分区内、区外故障的单端暂态量保护判据,并不适用于带有串联补偿电容的输电线路。给出了一种适用于带有串补电容的输电线路暂态保护新判据,并通过理论分析及算例仿真,证明了其可行性。

1000kV GIS用罐式电容式电压互感器

为解决1000 kV电网电压测量中电磁式电压互感器、电子式电压互感器以及电容式电压互感器(CVT)所存在的问题,介绍了一种全新结构形式的电压互感器-1000 kV GIS用罐式电容式电压互感器(罐式CVT)。罐式CVT的电容分压器的高压臂电容采用同轴电极结构,纯SF6气体作为主绝缘,耐受各种过电压能力强分压器输出端引入的特殊结构电感线圈可阻尼特高压GIS中快速陡波对电磁单元的侵入,有效防止传递过电压对二次系统的危害;分压器的结构设计有效解决了邻近效应对误差的影响,有助于降低内部发生铁磁谐振的范围和概率。

特高压换流站直流滤波电容器故障分析研究

针对常发的直流滤波器用直流电容器损坏事故,本文对特高压换流站直流滤波电容器事故的机理和原因进行深入的研究,对电容器单元进行了外观和电性能测试、绝缘油色谱试验、电容量介质损耗测量。对解剖后的电容器元件绝缘包封、电容器元件不同温度下直流电压击穿、聚丙烯薄膜不同温度下交直流电压击穿、铝箔等进行了研究试验。通过对故障和完好电容器对比试验研究,发现所测电容器的部分生产工艺和注油工艺不佳造成运行中电容器不稳定,而电阻过于集中,导致电阻器表面绝缘介质过热,容易发生击穿故障,研究结果对提高该类型电容器的运行可靠性具有重要意义。

全桥变桥臂电压源变流器拓扑参数及恒压策略研究

变桥臂多电平变流拓扑(alternate-arm multi-level converter,A2MC)是应用于电压源换流器直流输电的新型多电平换流器拓扑。该文阐述了一种新型全桥变桥臂多电平变流拓扑(full-bridge alternate-arm voltage source converter,FA2MC)的工作原理;针对该新型换流器拓扑,从桥臂能量平衡的角度,对其子单元电容参数进行了合理设计,并针对各子单元电容电压均衡的问题,给出了一种简单有效的电压控制策略及桥臂电感参数选取依据。对该拓扑进行了三相并网模型PSIM仿真,并在实验室制作了单相样机,得到的仿真及实验波形验证了该拓扑结构的电容电感参数设计及子单元电容恒压策略的正确性和可行性。

电力互感器对同步相量测量的影响

电力互感器作为连接一次系统和同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)的必要设备,是PMU能否准确获取一次系统信息的重要环节,其传变精度和动态特性直接影响PMU相量测量的精度。首先总结了电力系统动态现象所对应的动态信号模型,包括故障引起的非周期分量、幅值突变和系统振荡;分析了电力系统在发生以上动态过程时电力互感器对相量测量的影响;并侧重分析了电容式电压互感器的铁磁谐振和瞬变响应问题以及电流互感器的饱和问题,以此来观察电力互感器在不同动态情况下对相量测量结果的影响。

10kV框架式电容器装置采用差压保护的问题简析

本文对近年来10 kV框架式并联电容器装置中推出的差压保护接线用电容器单元的损耗过电压进行了简略计算和分析,得出这种装置中所使用的电容器单元内部只有两个串联段,正常运行时电容器电流大、附加损耗大,易出现发热问题。在电容器出现故障时,易发生过电压传递。由于电容器及连接件的发热和过电压传递而易引起电容器及完好串段破坏,给运行带来隐患。因此,在10 kV电压等级中框架式电容器装置应尽可能少用这种接线,以避免电容器装置故障扩大而危及电力系统安全。

特高压交流试验示范工程用电压互感器的选型

根据中国1 000 kV特高压交流试验示范工程的特点,在分析国外特高压工程用电压互感器的基础上,比较了柱式电容式电压互感器、电磁式电压互感器和电子式电压互感器的优缺点,并介绍了CVT的原理、1 000 kV CVT参数选择、结构要求等,对中国1 000 kV交流特高压工程用电压互感器进行了选型,得出为现场维修方便,选择叠装CVT较好。